Java Map家族全面解析：从基础到高阶应用

2025-09-10 64 阅读4分钟

Map家族

1、顶层接口：Map<K,V>

实现：定义了键值对的存储的抽象接口
- 常用方法：put() get() remove() containsKey() entrySet() keySet() values()
底层：只是规范，并不关心具体数据结构
应用：统一API，让不同实现类有相同的使用方式
作用：抽象层，解耦调用方与实现类

2、HashMap

底层：
- jdk 1.7：数组+链表 jdk1.8+：数组+链表+红黑树（后链表长度 > 8 时转为红黑树）
- 哈希函数：对hashCode做扰动运算，减少冲突
- 扩容：容量翻倍，重新hash
应用：缓存、统计、配置存储
作用：O(1)平均查找、插入效率无序查找，效率优先
业务场景（最常用的）：
1. 缓存：存储一些临时数据，比如一个用户的ID和用户信息的映射
```
Map<Integer, User> userCache = new HashMap();
userCache.put(1001, new User("wjj"));
```
1. 快速查找：比如统计单词出现的次数
```
Map<String, Integer> countMap = HashMap<>();
// 统计 apple 出现的次数，出现就+1，否则放入1
```
1. 配置存储：存储一些配置项，比如数据库连接参数（key=配置名，value=值）

3、LinkedHashMap

底层：继承HashMap，多了一个双向链表，保证插入顺序或访问顺序
特点：有序（插入顺序或 LRU顺序）
业务场景：
1. LRU缓存（最常见）：可以设置accessOrder = true ，自动把最近访问的放到最后，淘汰最久没有访问的 (accessOrder 按照访问顺序排列 false就是按照插入顺序)
```
LinkedHashMap<Integer, String> lruCache = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);
// 第一个参数：初始容量 第二个：负载因子（当元素超过16*0.75=12时进行扩容）
// 第三个参数：是否按照访问顺序排序
```
1. 需要顺序输出的情况：比如保存菜单项，按用户定义的顺序展示

4、TreeMap

底层：红黑树（有序二叉查找树）
特点：按照 key 排序（自然排序 or Comparator）。查找 / 插入O(logN)

业务场景：

排行榜：比如存储用户分数，key = 分数，value = 用户，天然排序

TreeMap<Integer, String> rank = new TreeMap<>();
rank.put(100, "wjj");
rank.put(200, "jjw");	// TreeMap会自动进行排序

范围查询：比如找“分数在80-100的所有学生”

SortedMap<Integer, String> sub = rank.subMap(80, 101);
/*
	TreeMap就是实现了SortedMap接口的具体实现类
	 SortedMap是一个接口，规定 有序Map 应该支持的一些功能
	1. subMap(fromKey, toKey)	获取某个范围的子视图
	2. headMap(toKey) 	获取比某个key小的所有映射
	3. tailMap()	获取比某个key大的所有映射
	4. firstKey()、lastKey()		获取最大、最小key
*/

5、ConcurrentHashMap

为什么使用这个？

HashMap线程不安全，多线程环境下会出现问题（eg：死循环、数据丢失）

Hashtable虽然线程安全，但是因为对方加了全表锁（synchronized），并发性能很差

底层：分段锁（jdk7），CAS+synchronized（jdk8）
特点：高并发环境下使用，性能远高于Hashtable，其迭代器是弱一致性，其他线程更改Map，不会抛异常
业务场景：
1. 并发缓存：多线程同时读写缓存数据（用户session、token、临时数据啥的）
```
ConcurrentHashMap<String, Object> cache = new ConcurrentHashMap<>();
cache.put("token", "xyz123");
```
1. 统计并发管理访问量：比如电商系统中统计商品的访问次数
2. 存放共享资源：比如多个线程共享的用户session信息

6、Hashteble

底层：数组+链表
特点：线程安全（方法上加synchronized，全），不允许null key和null value
业务场景：
1. 早期多线程程序：现在基本被ConcurrentHashMap替代
2. 维护老项目会遇到，新开发基本用不上

7、WeakHashMap

底层：key用弱引用存储，GC发现key没有强引用时，会自动回收对应的entry
特点：适合做“临时性缓存”
业务场景：
1. 缓存场景：避免缓存导致内存泄露，比如class loader缓存（当key没人引用时，GC会自动清理）
2. 图片缓存：android中用过，用于图片对象的缓存

8、IdentityHashMap

底层：和HashMap类似，但key比较用 ==（地址比较）而不是equals()

业务场景：

对象唯一性映射：比如序列化时，判断一个对象是否已经被处理过

// 普通 HashMap 会认为两个内容一样的对象是同一个，但 IdentityHashMap 可以区分
String a = new String("abc");
String b = new String("abc");
Map<String, String> map = new IndentityHashMap<>();
map.put(a, "A");
map.put(b, "B");
System.out.println(map.size())	// 输出2		而 HashMap 会输出 1

特殊框架实现：一般业务开发几乎不用